В металле Ti4MnBi2 нашли новый тип одномерного квантового магнетизма

Ученые из Института квантовой материи Блассона Университета Британской Колумбии обнаружили необычную форму одномерного квантового магнетизма в металлическом соединении Ti4MnBi2. Ранее подобное состояние фиксировалось только в теории, а все известные материалы, обладающие подобными свойствами, были изолирующими. Новое открытие демонстрирует, что возможно существование металлических систем с выраженным взаимодействием между магнетизмом и проводимостью.

Экспериментальные данные были подтверждены методами нейтронного рассеяния и сложным компьютерным моделированием, что расширяет представления о возможностях квантовых вычислений и перспективных разработках в области спинтроники. Полученные результаты указывают на возникновение новых типов материалов, способных изменить понимание магнитных и электронных явлений на квантовом уровне.

Профессор Мейган Аронсон отмечает, что исследователям впервые удалось получить экспериментальное подтверждение существования класса квантовых материалов, объединяющих металлическую структуру и одномерный магнетизм. Как было выяснено, большинство ранее исследованных "цепочек спинов" оставались изоляторами и в итоге при низких температурах проявляли трёхмерные свойства, из-за чего особенности квантового металла, такие как сверхпроводимость или переход между металлом и изолятором, не изучались в чисто одномерных системах.

В случае с Ti4MnBi2 ученые использовали нейтронное рассеяние и расчёты плотностной матрицы, чтобы установить наличие своеобразной цепочки спинов, в которой взаимодействия сильно фрустрированы и ведут к образованию интересных упорядоченных фаз, наблюдаемых только при температуре, близкой к абсолютному нулю. Эта система стала лишь второй из известных металлических структур с подтвержденным одномерным магнетизмом и первой, где магнетизм тесно связан с металлической основой.

Профессор Аронсон подчеркнула, что Ti4MnBi2 открывает новые возможности для исследований в области квантовой запутанности и создания экспериментальных платформ для проверок вычислительных моделей. Ученые намерены использовать результаты нейтронного рассеяния для дальнейшего изучения аналогичных явлений и сравнения с теоретическими предсказаниями.

Работа была выполнена при участии специалистов по эксперименту и теории из нескольких лабораторий, а ключевые измерения проводились с помощью приборов в Японии. Благодаря усилиям по выращиванию более ста партий кристаллов стало возможным провести сложные эксперименты, необходимое для фиксирования квантовых свойств системы.

Открытие, по мнению авторов, создаёт прочную основу для дальнейшей разработки уникальных магнитных носителей информации и новых методов квантового моделирования, пишет SciTechDaily.com.